JP2007156578A - ロボットの待機場所決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生活支援ロボットのために、人の邪魔にならない待機場所を決定する。
【解決手段】走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された地図を備え、地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供するロボットについて、第ｉ番目のブロックＢｉごとに、所定期間内にユーザが滞在した時間Ｔｕｉを計測するユーザ滞在時間計測ステップと、ロボットの移動経路上でユーザにサービスを提供することができる複数の候補点を定める候補点決定ステップと、候補点を囲むロボットの占有面積を、分割ブロックＢｉに従って分割した領域の面積Ｓｒｉを求める分割面積計算ステップと、ＴｕｉとＳｒｉを乗算する乗算ステップと、Ｔｕｉ×Ｓｒｉを、ロボットの占有面積全体に関して総和した量を計算する総和ステップと、当該総和が、最小となる候補点を待機場所とする待機場所決定ステップとを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、ロボットの待機場所決定方法に関し、特に、一般家庭で生活支援を行う移動ロボットについて、人の通行の妨げにならず、不快感を与えることなく、迅速にサービスを提供することができるための最適な待機場所を決定する方法に関する。

上述したロボットの待機場所決定方法に近い技術として、例えば、特許文献１に開示された「介護支援用ロボットおよび介護支援システム」がある。このロボットのカメラによる入力画像情報は、自己位置検知および被介護者の所在位置検知のために使用され、例えば電磁誘導型の充電器による充電が可能な位置を待機位置として画像認識したり、被介護者を画像認識したりするのに使用される。ここで、通常の待機位置を設定する場合には、例えばサービスマン等が筐体に出没可能に装着された格納式キーボードを筐体から突出させて所定のキー操作を行い、あるいは、介護センター側からの遠隔操作によってその操作に変わる信号を送ることで、待機位置での視覚入力から待機位置判別のための基準画像を作成し、ＥＥＰＲＯＭに記憶させる。なお、キーボードへの手動操作入力は、マウスパッド等によるポインティング操作を含む。また、手動操作入力用のリモコンを設けてもよい。
特開２００２−５７４号公報（図１、段落００２９）

しかし、特許文献１に開示された「介護支援用ロボット」では、ロボットの移動経路登録時にロボットの待機位置を作業用途ごとに予め登録するが、待機位置は、ロボットの使われる環境や時間帯（人の生活パターン）によって変わるものであり、そのたびに使用者が待機場所の諸登録を行わなければならず、ロボットの使い勝手が悪い。

そこで、本発明の課題は、一般家庭で生活支援を行う移動ロボットについて、人の通行の妨げにならず、不快感を与えることなく、迅速にサービスを提供することができるための最適な待機場所を決定することである。

上述した課題を解決するための第１の手段は、走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された地図を備え、地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供するロボットについて、その待機場所を決定する方法において、第ｉ番目のブロックＢｉごとに、所定期間内にユーザが滞在した時間Ｔｕｉを計測するユーザ滞在時間計測ステップと、ロボットの移動経路上でユーザにサービスを提供することができる複数の候補点を定める候補点決定ステップと、候補点を囲むロボットの占有面積を、分割ブロックＢｉに従って分割した領域の面積Ｓｒｉを求める分割面積計算ステップと、ＴｕｉとＳｒｉを乗算する乗算ステップと、Ｔｕｉ×Ｓｒｉを、占有面積全体に関して総和した量を計算する総和ステップと、当該総和が、最小となる候補点を待機場所とする待機場所決定ステップとを含むことである。

第２手段は、第１手段において、一定期間ごとにＴｕｉを更新することである。

第３手段は、走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された地図を備え、地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供するロボットについて、その待機場所決を定する方法において、第ｉ番目のブロックＢｉごとに、所定期間内にロボットが滞在した時間Ｔｒｉを計測するロボット滞在時間計測ステップと、Ｔｒｉが最大となるブロックＢｉを待機場所とするステップとを含むことである。

第４手段は、第３手段において、地図は１以上の区域に分割されており、区域ごとにＴｒｉが最大となるブロックＢｉを待機場所とするステップを含むことである。

第５手段は、第３手段において、一定期間ごとにＴｒｉを更新することである。

第６手段の移動ロボットは、走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された前記地図を備え、前記地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供する移動ロボットであって、第ｉ番目の前記ブロックＢｉごとに、所定期間内に前記ユーザが滞在した時間Ｔｕｉを計測するユーザ滞在時間計測部と、前記移動ロボットの移動経路上で前記ユーザに前記サービスを提供することができる複数の候補点を定める候補点決定部と、前記候補点を囲む前記移動ロボットの占有面積を、前記分割ブロックＢｉに従って分割した領域の面積Ｓｒｉを求める分割面積計算部と、
前記Ｔｕｉと前記Ｓｒｉを乗算する乗算部と、前記Ｔｕｉ×前記Ｓｒｉを、前記占有面積全体に関して総和した量を計算する総和部と、当該総和が、最小となる候補点を待機場所とする待機場所決定部とを備える。

第１手段によれば、ロボットは、人の通行を妨げることなく、日用品を受け渡すなどの生活支援サービスを提供することができる。

第２手段によれば、人の生活習慣が徐々に変化した場合にも対応することができる。

第３手段によれば、ロボットは、自らの経験上最適な場所で迅速に生活支援サービスを提供することができる。

第４手段によれば、ロボットは、リビングルーム、寝室、キッチンなどの各区画ごとに、自らの経験上最適な場所で迅速に生活支援サービスを提供することができる。

第５手段によれば、人の生活習慣が徐々に変化した場合にも対応することができる。

第６手段によれば、移動ロボットの側で、人の邪魔にならない場所を自立的に選択して、生活支援サービスを提供することが出来る移動ロボットを提供することが出来る。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等に特定的な記載があっても、本発明をそれに限定する趣旨ではない。

図１は、本発明の実施形態の生活支援ロボットの正面図である。このロボットの頭部２には、頭頂カメラ３と左右１対の正面カメラ５と、額下部の人間の眉の位置に１対のマイクロフォン４が配置される。胸部６には、縦中心線から離れて左右１対のスピーカ７が配置される。両腕９の肘や肩は、関節構造をとり、手先１０で物を把持する。また、首も関節構造をとる。このロボットは、下肢はスカート１２状のカバーであり電気回路などを収め、下肢最下部の左右2つの車輪１４により、移動することができる。また、下肢上部には左右１対の障害物センサ（赤外線検知又は超音波検知）１３により、障害物を自動的に回避して目的地へ自律的に移動する。

図２は、本実施形態のロボットのブロック図である。ＣＰＵ２１へ入力されるのは、頭頂カメラ３、正面カメラ５、マイクロフォン４、障害物センサ１３、データ入出力２０からの出力である。ＣＰＵ２１は、事故位置認識部２２、指示点認識部２３、音声認識部２４、首・腕・手動認識部２５、体方向認識部２６、過去動作・位置データベースを有し、上述した入力に基づいて、首関節用駆動部２８、スピーカ７、手関節用駆動部２９、胸関節用駆動部３０、車両用駆動部３１を駆動する。コンピュータ制御により、このロボットが備えるコミュニケーション能力は、移動する人を検知したり、顔を検出する人検知能力；顔特徴を検出し、オーナー１人を含む所定数のユーザを識別する個人識別能；ワードスポッティング方式・会話シナリオに必要な連続単語認識や、アコースティックエコーキャンセラーによる人の声の認識などの音声認識能力；テキスト読み上げ方式・声の大きさなどの設定変更が可能な音声合成能力などである。また、移動能力は、生活支援を行うために、人を探し、人に寄って行く能力が与えられる。また、通信能力に関しては、ロボット専用のホームページを有し、家族の名前の登録や行動パターンの変更、遠隔操作、映像閲覧が可能である。例えば、遠隔操作により、指定の時間にお出迎えに来てもらったり、留守宅を巡回して映像を閲覧するなどが可能である。映像は、コンピュータ２１のメモリを利用して、現在のみならず過去の映像も閲覧できる。映像は、正面カメラ５によるカラー画像と、頭頂カメラ３による全方位カメラをパノラマ化した白黒映像がある。また、ロボット自身がインターネット上のホームページなどの検索を実行し、情報を家族などに届けることができる。

［実施形態１（人の邪魔にならない待機位置）］
実施形態１では、人の邪魔にならない待機場所を決定する。具体的には、走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された地図を備え、地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供するロボットについて、その待機場所を決定する方法において、第ｉ番目のブロックＢｉごとに、所定期間内にユーザが滞在した時間Ｔｕｉを計測するユーザ滞在時間計測ステップと、ロボットの移動経路上でユーザにサービスを提供することができる複数の候補点を定める候補点決定ステップと、候補点を囲むロボットの占有面積を、分割ブロックＢｉに従って分割した領域の面積Ｓｒｉを求める分割面積計算ステップと、ＴｕｉとＳｒｉを乗算する乗算ステップと、（Ｔｕｉ×Ｓｒｉ）を、占有面積全体に関して総和した量を計算する総和ステップと、当該総和が、最小となる候補点を待機場所とする待機場所決定ステップとを含む。

図３は、ロボットの走行経路を記憶した地図（家庭の環境地図）の１例である。環境地図に示されたフロアはいくつかの区域（和室、リビングルーム、ベランダなど）に分かれている。環境地図全体は、正方形のブロックに分割されている。ロボットの待機場所としては、ロボット移動経路上のＮ個の候補点中第ｎ番目の候補点Ｐｗ（ｎ）の中から、人の現在位置に対して人がロボットに物を渡せる範囲（又はロボットが人に物を渡せる範囲）に含まれ、人の邪魔にならない候補点が選ばれる。

図４は、実施形態１の待機場所決定方法のフローチャートである。まず、Ｓ１２０において、サービスを提供すべき人の位置が計測される。

次に、Ｓ１２１において、物を手渡しできるＮ個の候補点（第ｎ番目の候補点がＰｗ（ｎ））が抽出される。候補点Ｐｗ（ｎ）は、移動経路上に等間隔で選んでもよい。

次に、Ｓ１２２において、第ｉ番目のブロックＢｉ上のロボットの占有面積Ｓｒｉが計算される。

次に、Ｓ１２３において、候補点Ｐｗ（ｎ）における人への通行の妨げ度合Ｄ（ｎ）が計算される。Ｄ（ｎ）は、Ｓｒｉ×Ｔｕｉをｉについて総和したもの（但し、ｉはロボットの占有面積にかかる部分に限る）である。ここに、Ｔｕｉは、ユーザ（人）がｉ番目のブロックＢｉに滞在した時間であって、現在日時に至るまでの最近の一定期間内における滞在時間）が計算される。

次に、Ｓ１２４において、Ｄ（ｎ）を最小とするｎを求め、Ｐｗ（ｎ）が決定される。

最後に、Ｓ１２５において、ロボットは待機場所へ移動する。

さらに、図４を参照して、人滞在マップ作成について説明する。人滞在マップは、第ｉ番目のブロックＢｉに人が滞在した時間Ｔｕｉを対応させたマップである。まず、Ｓ１において、一定サンプリング時間で人の識別と位置計測が行われる。次に、Ｓ２において、所定期間内（例えば、１週間）の累積Ｔｕｉが計測される。累積Ｔｕｉは人ごとに計測される。次に、Ｓ３において、滞在時間ＴｕｉをＳ１２３に引き渡し、滞在時間Ｔｕｉを更新する。更新は、例えば、一番古い日１日分の滞在時間を破棄し、一番新しい日１日分の滞在時間に入れ替えればよい。更新がすめば、Ｓ１に戻る。なお、Ｓ１〜Ｓ３は、常時起動される。

実施形態１によれば、人の邪魔にならない待機場所を決定することができる。

［実施形態２（ロボットの移動を少なくする待機場所）］
実施形態２では、ロボットの移動を少なくする待機場所が決定される。具体的には、走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された地図を備え、地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供するロボットについて、その待機場所決を定する方法において、第ｉ番目のブロックＢｉごとに、所定期間内にロボットが滞在した時間Ｔｒｉを計測するロボット滞在時間計測ステップと、一定期間累積加算Ｔｒｉが最大となるブロックＢｉを待機場所とするステップとを含む。

図５は、実施形態２の待機場所決定方法のフローチャートである。まず、Ｓ１００において、サービスを提供すべき人の位置が計測される。

次に、Ｓ１０１において、人のいる区域（キッチン、リビングルームなど）が判定される。

次に、Ｓ１０２において、人のいる区域が変化したか否かが判定され、変化したときは、Ｓ１００に戻るが、変化しないときはＳ１０３へ進む。

Ｓ１０３では、ロボットの滞在時間Ｔｒｉがもっとも長いブロックＢｉを決定する。

最後に、Ｓ１０４において、ロボットは、滞在時間Ｔｒｉがもっとも長いブロックＢｉの中心へ移動する。

さらに、図５を参照して、ロボット滞在マップ作成について説明する。ロボット滞在マップは、第ｉ番目のブロックＢｉにロボットが滞在した時間Ｔｒｉを対応させたマップである。まず、Ｓ１において、一定サンプリング時間でロボットの位置計測が行われる。次に、Ｓ２において、滞在時間Ｔｒｉが計測される。次に、Ｓ３において、次に、Ｓ３において、滞在時間ＴｒｉをＳ１０３に引き渡し、滞在時間Ｔｒｉを更新する。更新は、例えば、一番古い日１日分の滞在時間を破棄し、一番新しい日１日分の滞在時間に入れ替えればよい。更新がすめば、Ｓ１に戻る。なお、Ｓ１〜Ｓ３は、常時起動されている。

実施形態２によれば、区域ごとに、ロボットの移動を最小化する待機場所を決定することができる。区域ごとに人の滞在場所は大体決まっており、それに応じて、ロボットの過去の滞在場所も決まる。実施形態２によれば、ロボットが絶えず人について移動しなくても、人が区域外に出たときだけ待機場所を変えることで対応でき、省電力化が図れる。

本発明は、一般家庭で生活支援を行う移動ロボットに利用可能である。

ロボットの正面図である。 ロボットのブロック図である。 ロボットの待機場所の説明図である。 実施形態１のフローチャートである。 実施形態２のフローチャートである。

符号の説明

２ 頭部
３ 頭頂カメラ
４ マイクロフォン
５ 正面カメラ
６ 胸部
７ スピーカ
９ 腕
１０ 手先
１２ スカート
１３ 障害物センサ
１４ 車輪
２０ データ入出力
２１ ＣＰＵ
２２ 自己位置認識部
２３ 指示点認識部
２４ 音声認識部
２５ 首・腕・手動作認識部
２６ 体方方向認識部
２７ 過去動作・位置データベース
２８ 首関節用駆動部
２９ 手関節用駆動部
３０ 腕関節用駆動部
３１ 車両用駆動部

Claims (6)

1. 走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された前記地図を備え、前記地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供するロボットについて、その待機場所を決定する方法において、
   第ｉ番目の前記ブロックＢｉごとに、所定期間内に前記ユーザが滞在した時間Ｔｕｉを計測するユーザ滞在時間計測ステップと、
   前記ロボットの移動経路上で前記ユーザに前記サービスを提供することができる複数の候補点を定める候補点決定ステップと、
   前記候補点を囲む前記ロボットの占有面積を、前記分割ブロックＢｉに従って分割した領域の面積Ｓｒｉを求める分割面積計算ステップと、
   前記Ｔｕｉと前記Ｓｒｉを乗算する乗算ステップと、
   前記Ｔｕｉ×前記Ｓｒｉを、前記占有面積全体に関して総和した量を計算する総和ステップと、
   当該総和が、最小となる候補点を待機場所とする待機場所決定ステップとを含むことを特徴とするロボットの待機場所決定方法。
2. 請求項１において、
   一定期間ごとに前記Ｔｕｉを更新することを特徴とするロボットの待機場所決定方法。
3. 走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された前記地図を備え、前記地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供するロボットについて、その待機場所を決定する方法において、
   第ｉ番目の前記ブロックＢｉごとに、所定期間内に前記ロボットが滞在した時間Ｔｒｉを計測するロボット滞在時間計測ステップと、
   前記Ｔｒｉが最大となる前記ブロックＢｉを待機場所とするステップとを含むことを特徴とするロボットの待機場所決定方法。
4. 請求項３において、
   前記地図は１以上の区域に分割されており、
   前記区域ごとに前記Ｔｒｉが最大となる前記ブロックＢｉを待機場所とするステップを含むことを特徴とするロボットの待機場所決定方法。
5. 請求項３において、
   一定期間ごとに前記Ｔｒｉを更新することを特徴とするロボットの待機場所決定方法。
6. 走行経路を記憶した地図であって１以上のブロックに分割された前記地図を備え、前記地図に基づいてユーザの傍らまで移動して待機し、当該待機場所でユーザにサービスを提供する移動ロボットであって、
   第ｉ番目の前記ブロックＢｉごとに、所定期間内に前記ユーザが滞在した時間Ｔｕｉを計測するユーザ滞在時間計測部と、
   前記移動ロボットの移動経路上で前記ユーザに前記サービスを提供することができる複数の候補点を定める候補点決定部と、
   前記候補点を囲む前記移動ロボットの占有面積を、前記分割ブロックＢｉに従って分割した領域の面積Ｓｒｉを求める分割面積計算部と、
   前記Ｔｕｉと前記Ｓｒｉを乗算する乗算部と、
   前記Ｔｕｉ×前記Ｓｒｉを、前記占有面積全体に関して総和した量を計算する総和部
   と、
   当該総和が、最小となる候補点を待機場所とする待機場所決定部とを備えることを特徴とする移動ロボット。

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